東芝 HK3R2 レビュー

by StorageReview エンタープライズラボ on 2014 年 12 月 5 日

Enterprise ◇ SSD

東芝のHK3R2シリーズは、同社の新しい高性能エンタープライズSSD製品ラインであり、HK3R eSSDファミリーの後継機種です。特に読み込み負荷の高いワークロード向けに設計されたHK3R2は、2.5インチフォームファクタで最大960GBの容量を持ち、SATA 6Gb/sインターフェースをサポートし、東芝の第2世代A19nm MLC NANDを採用しています。HK3R2は、完全な電源喪失保護やエンドツーエンド保護、独自のQSBC（Quadruple Swing-By Code）エラー訂正技術など、重要なエンタープライズ機能も備えています。QSBCは、NANDフラッシュメモリの摩耗によるデータ破損からデータを保護します。東芝は今週、HK3R2の姉妹機種であるHK3E2も発表しましたが、こちらはコストパフォーマンス重視の負荷の高いワークロード向けSSDを求める企業をターゲットとしています。

HK3R2 が設計した読み取り集中型のアプリケーションとワークロードには、読み取りキャッシュ、ビデオストリーミング、データセンターストレージが含まれます。そのため、東芝は、すべての容量で 500MB/s という非常に優れた読み取り速度と、4 IOPS での優れたランダム 75,000K 読み取りパフォーマンス（すべての容量でも）を引用しています。そうは言っても、書き込み速度とパフォーマンスは容量によって異なり、シーケンシャル書き込み速度は、120GB で 120MB/s、270GB で 240MB/s、400GB と 480GB の両方で 960MB/s と記載されています。ランダムパフォーマンスは、4,000GB で 120 IOPS、10,000GB で 240 IOPS、12,000GB で 480 IOPS、14,000GB で 960 IOPS を誇ると言われています。東芝はまた、対象のユースケースに対して非常に耐久性のある HK3R2 を構築し、ランダムな 4K ワークロード下で XNUMX 日あたり XNUMX つのドライブ書き込みをサポートします。

東芝 HK3R2 シリーズには、120GB、240GB、480GB、960GB の容量があり、5 年間の保証が付いています。レビューするのは4x960GBモデルです。

HK3R2の仕様

ドライブ容量:
- 120GB
- 240GB
- 480GB
- 960GB
NAND テクノロジー: 東芝 A19nm MLC
ドライブインターフェイス: SATA 3.2 (6.0 Gbit/s、3.0 Gbit/s、1.5 Gbit/s)
論理ブロック (LBA): 512B
4KiB ランダム読み取り (持続): 75,000 IOPS
4KiB ランダム書き込み (持続):
- 4,000 IOPS (120GB)
- 10,000 IOPS (240GB)
- 12,000 IOPS (480GB)
- 14,000 IOPS (960GB)
64KiB シーケンシャル読み取り (持続): 500 MiB/秒
64KiB シーケンシャル書き込み (持続):
- 120 MiB/秒 (120GB)
- 270 MiB/秒 (240GB)
- 400 MiB/秒 (480GB)
- 400 MiB/秒 (960GB)
製品寿命: 5 年
- 電源要件
- 電圧: 5V (+/- 5%)
- 消費電力: 4.5W (標準)
- エネルギー消費効率 16,600 IOPS/W
寸法 (W)x(D)x(H): 69.85 mm x 100.45 mm x 7.0 mm
重量：60グラム
信頼性：
- 可用性 (時間/日 x 日/週): 24 x 7
- 耐久性 – 書き込まれた合計バイト数:
  - 220TB（120GB）
  - 440TB（240GB）
  - 880TB（480GB）
  - 1,760TB (960GB)
保証：5年

設計と構築

東芝 HK3R2 は、すべての容量に 7mm Z ハイトフォームファクタのプレス加工されたアルミニウムボディを使用しています。ほとんどのエンタープライズドライブの場合と同様、設計には余分なものはありません。バーコード、ドライブの詳細、認定や指定などのその他の情報が記載された製品ステッカーがドライブに貼られているだけです。 HK3R2 は SATA 6.0Gb/s インターフェイスを使用します。

側面には、東芝 HK3R2 を簡単に取り付けることができる XNUMX つのネジ穴が示されています。

カバーの取り外しは非常に簡単で、4 本のネジを外して上部をこじ開けるだけです。当社の 960GB レビューモデルは東芝ブランドのコントローラーを使用しており、ストレージは東芝の A19nm MLC NAND ダイパッケージを使用しています。

テストの背景と比較対象

StorageReviewのエンタープライズテストラボは、実際の導入環境で管理者が遭遇する状況に匹敵する環境で、エンタープライズストレージデバイスのベンチマークテストを実施するための柔軟なアーキテクチャを提供します。このエンタープライズテストラボには、さまざまなサーバー、ネットワーク機器、電源調整装置、その他のネットワークインフラストラクチャが組み込まれており、当社のスタッフが実際の使用環境に近い状況を作り出し、レビュー中にパフォーマンスを正確に評価することができます。

ラボ環境とプロトコルに関するこれらの詳細情報をレビューに盛り込むことで、IT担当者やストレージ調達担当者が、当社が以下の結果を達成した条件を理解できるようにしています。当社のレビューは、テスト対象機器のメーカーから報酬を受け取ったり、メーカーの監督を受けたりすることはありません。StorageReviewエンタープライズテストラボの詳細およびネットワーク機能の概要については、それぞれのページをご覧ください。

SASおよびSATAエンタープライズSSDのベンチマークは、 Lenovo ThinkServer RD630をベースとした第2世代エンタープライズテストプラットフォームで実施されます。このテストプラットフォームには、LSI 9207-8i HBAなどの最新のインターコネクトハードウェアに加え、フラッシュメモリの最適なパフォーマンスを実現するためのI/Oスケジューリング最適化機能が搭載されています。合成ベンチマークには、Linux版FIOバージョン2.0.10、Windows版FIOバージョン2.0.12.2を使用しています。

2 x Intel Xeon E5-2620 (2.0GHz、15MB キャッシュ、6 コア)
Intel C602チップセット
メモリ – 16GB (2 x 8GB) 1333Mhz DDR3 レジスタード RDIMM
Windows Server 2008 R2 SP1 64 ビット、Windows Server 2012 Standard、CentOS 6.3 64 ビット
- 100GB Micron RealSSD P400e ブート SSD
LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA (ブート SSD 用)
LSI 9207-8i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA (SSD または HDD のベンチマーク用)
Mellanox ConnectX-3 10GbE PCIe 3.0 アダプター
Mellanox ConnectX-3 InfiniBand PCIe 3.0 アダプター

アプリケーションのワークロード分析

エンタープライズストレージデバイスのパフォーマンス特性を理解するためには、実際の運用環境におけるインフラストラクチャとアプリケーションワークロードをモデル化することが不可欠です。そこで、東芝HK3R2の最初の3つのベンチマークとして、 MarkLogic NoSQLデータベースストレージベンチマーク、 SysBenchによるMySQL OLTPパフォーマンス、およびTCP-CワークロードをシミュレートしたMicrosoft SQL Server OLTPパフォーマンスを測定しました。

NoSQL データベースは 200 つのデータベースノードに約 650 GB のスペースを必要とするため、MarkLogic NoSQL データベース環境には、少なくとも 24 GB の使用可能な容量を持つ 30 つの SSD のグループが必要です。私たちのプロトコルは SCST ホストを使用し、各 SSD を JBOD で提示し、データベースノードごとに 36 つを割り当てます。テストは XNUMX 回の間隔で繰り返され、合計 XNUMX ～ XNUMX 時間かかります。 MarkLogic は、各 SSD の合計平均レイテンシと間隔レイテンシを記録します。

MarkLogic NoSQLデータベースベンチマークを使用した総合平均レイテンシテストにおいて、HK3R2は非常に優れた性能を発揮し、 SATA SSDグループで2.122msというトップの座を獲得しました。

NoSQL ベンチマーク中のほとんどのオペレーションのレイテンシは 12 ミリ秒未満でした。ただし、HK3R2 はテストの終わり近くにいくつかのスパイクを示しました。これは珍しい SSD ではないため、私たちは驚きませんでした。

東芝 HK3R2 は、1,650 スレッドのワークロードで 32 秒あたり約 XNUMX トランザクションを記録し、MySQL ベンチマークで（最初から最後まで）リーダーボードのトップを維持しました。

次のアプリケーションベンチマークは、SysBench で測定した Percona MySQL OLTP データベースです。この構成では、データベースクライアントとして Lenovo ThinkServer RD630のグループを使用し、データベース環境は単一のドライブに保存します。このテストでは、2 ～ 32 スレッドの範囲で、平均 TPS (1 秒あたりのトランザクション数)、平均レイテンシ、および平均 99 パーセンタイルレイテンシを測定します。Percona と MariaDB は、データベースの最新リリースで Fusion-io フラッシュ対応アプリケーション API を使用していますが、この比較の目的で、各デバイスを「レガシー」ブロックストレージモードでテストします。

繰り返しになりますが、HK3R2 は平均レイテンシーが最も低く、SM853T をも上回る優れたパフォーマンスを誇りました。

最悪の MySQL レイテンシーシナリオでは、Toshiba HK3R2 がパックの中ほどに近い結果を出しました。ここでのトップパフォーマーはSamsung PM853Tでした。

StorageReviewのMicrosoft SQL Server OLTPテストプロトコルは、トランザクション処理パフォーマンス評議会（Transaction Processing Performance Council）のベンチマークC（TPC-C）の最新ドラフトを採用しています。TPC-Cは、複雑なアプリケーション環境で発生するアクティビティをシミュレートするオンライン・トランザクション処理ベンチマークです。TPC-Cベンチマークは、合成パフォーマンスベンチマークよりも、データベース環境におけるストレージインフラストラクチャのパフォーマンスの強みとボトルネックをより正確に評価できます。当社のSQL Serverプロトコルでは、685GB（3,000スケール）のSQL Serverデータベースを使用し、30,000 VUの負荷でトランザクションパフォーマンスとレイテンシを測定します。

HK3R2 の SQL Server 出力 TPS は、ドライブの中でトップのパフォーマンスを誇っていましたが、比較可能なほとんどのドライブでは同様の結果が得られました。

SQL の平均レイテンシを見ると、HK3R2 は、全体の平均レイテンシがわずか 845 ミリ秒で、（同点の Samsung 12DC Pro を除く）テストしたすべてのドライブを上回りました。

総合的なワークロード分析

当社の合成ベンチマークプロトコルはそれぞれ、デバイスのテストに使用されるワークロードと同じワークロードを用いて、ターゲットストレージを定常状態に事前調整することから始まります。この事前調整プロセスでは、16個のスレッドによる高負荷処理を行い、各スレッドには16個の未処理キューが存在します。

プレコンディショニングおよび一次定常状態テスト:
スループット (読み取り+書き込み IOPS 合計)
平均レイテンシ (読み取りと書き込みのレイテンシを合わせて平均)
最大遅延 (ピーク読み取りまたは書き込み遅延)
レイテンシの標準偏差 (読み取りと書き込みの標準偏差を合わせて平均)

プリコンディショニングが完了すると、比較対象の各デバイスが複数のスレッド/キュー深さのプロファイルにわたってテストされ、軽い使用状況と重い使用状況でのパフォーマンスが示されます。東芝 HK3R2 の合成ワークロード分析では、メーカーの仕様やベンチマークで広く使用されている 4k および 8k プロファイルを使用します。

4Kプロファイル
- 100% 読み取りおよび 100% 書き込み
8Kプロファイル
- 70% 読み取り、30% 書き込み
- 100% 8

4K プレコンディショニングプロセス中、HK3R2 は優れたバースト結果を示しましたが、80 分のマークに近づくとスループットが継続的に低下し、24,000 IOPS マークをわずかに下回って終了しました。

HK3R2 は、プリコンディショニング平均レイテンシにおいてチャートの下から XNUMX 番目の位置でした。再び好調にスタートしましたが、ベンチマーク全体でレイテンシが着実に増加しました。そうは言っても、レイテンシの急激な上昇は見られず、かなり安定していました。

最大レイテンシのベンチマークでは、メジャーはベンチマーク全体で大きなスパイクを示しました。ここでは Samsung 845DC Pro が断然最高のドライブでした。

HK3R2 は、4K プレコンディショニングテストの標準偏差部分で最後から XNUMX 番目になりましたが、目立ったスパイクは検出されませんでした。

4K スループットを見ると、Toshiba HK3R2 が 75,899 IOPS で最高の読み取りスループットを誇り、最高の成績に戻りました (Samsung 845DC Pro は 74,900 IOPS ですぐ後ろにありました)。とはいえ、新しい東芝ドライブの書き込みパフォーマンスは標準以下（19,055 IOPS）で、845DC Pro は 49,888 IOPS という驚異的な数字を誇り、大差をつけてトップの座を獲得しました。

平均レイテンシに移行すると、東芝 HK3R2 が再び最高の読み取りパフォーマンスを示しましたが、書き込みカテゴリではかなり遅れました。書き込み遅延のトップパフォーマンスは、再び Samsung 845DC Pro でした。

HK3R2 は、最大レイテンシの読み取り列でも目覚ましいパフォーマンスを維持し、わずか 20.13 ミリ秒でチャートのトップの座を獲得しました。 Samsung 845DC Pro の最大書き込み遅延は 33.29 ミリ秒で最高でした。

標準偏差を見ると、HK3R2 はわずか 1.60 ミリ秒で最高の読み取りパフォーマンスを維持しましたが、8.16 ミリ秒で標準以下の書き込みパフォーマンスを記録しました。当然のことながら、Samsung 845DC Pro の書き込み遅延はわずか 2.62 ミリ秒で最高でした。

次のワークロードは、8% の読み取り操作と 70% の書き込み操作の比率で 30 の転送を使用します。ここでは、HK3R2 が 180 分時点までは最も安定したパフォーマンスを示しましたが、その後少し低下し、31,200 IOPS マークをわずか下回る 845 位で終了しました。ここで全体のトップパフォーマンスは Samsung XNUMXDC Pro でした。

8k 70/30 プリコンディショニングの標準偏差の計算では、テスト終了までに東芝 HK3R2 が再び 8 位となり、XNUMXms 遅延マーク付近を推移していました。

3k 2/8 プリコンディショニング中の HK70R30 の最大レイテンシの結果を見ると、ドライブはテスト全体を通じて大きなスパイクを伴い、最大 140 ミリ秒近くまで振動しました。

8k 70/30のプレコンディショニングにおける標準偏差の計算結果によると、HK3R2は最終的に下から3番目という結果となりました。しかし、 180分付近で大きなピークが1回あっただけで、比較的安定した走行性能を示しました。

ドライブが事前調整されると、8k 70/30 スループットベンチマークは、ワークロード強度を 2 スレッドと 2 キューから最大 16 スレッドと 16 キューまで変化させます。スループットベンチマークでは、HK3R2 はピークで約 24,000IOPS に達する中程度の数値を記録しました。 Samsung 845DC Pro は、ピーク IOPS 35,000 で優位性を維持しました。

平均レイテンシーテストでは、東芝HK3R2はレイテンシーの高いグループに属し、総合4位となりました。レイテンシーが最も低いグループの3つのドライブのうち、845DC Proが他の比較対象製品をわずかに上回りました。

8k 70/30 最大遅延ベンチマークでは、HK3R2 は再びパックの最下位近くに位置しましたが、パフォーマンスの最下位ドライブ (OCZ Intrepid 3600) には及ばなかったのです。 Intel DC S3700 は、最大遅延の点で全体的に最高のドライブでした。

最後のテストでは標準偏差を調べます。ここで、HK3R2 は 16T16Q マークで最もパフォーマンスの悪いドライブであり、9 ミリ秒を超えていました。

結論

Toshiba HK3R2 シリーズのエンタープライズクラス SSD は、最大 960 GB の容量で読み取り集中型のワークロード向けに設計されています。 SATA 6.0Gb/s インターフェイスをサポートし、第 19 世代の東芝 AXNUMXnm MLC NAND を使用し、電力損失保護、エンドツーエンドのデータパス保護、QSBC エラー修正を備えています。これらはすべて、データセキュリティ/信頼性の重要な対策です。企業。

アプリケーションのパフォーマンスを見ると、HK3R2 は全体的にクラストップの素晴らしい結果を達成しました。 MarkLogic NoSQL データベース環境と SysBench テストでは、新しい東芝エンタープライズドライブが、99 パーセンタイルテストを除くすべてのカテゴリで最高のパフォーマンスを示しました。これは、SQL Server 出力ベンチマークにおける非常に印象的な平均レイテンシによって注目されました。この平均レイテンシは、他のどのドライブよりも 7 ミリ秒も優れており、これを達成した他のドライブは以前のクラス最高の Samsung 845DC Pro だけでした。

実際の状況を反映するのにあまり役に立たないことが判明した合成テストに切り替えたとき、東芝 HK3R2 SSD は 4K 100% 読み取り/書き込みテストで優位性を維持しましたが、主に読み取りアクティビティの列 (書き込みスコア) でした。実際には、比較した他のエンタープライズ SSD と比較して非常に弱かったです)。プレコンディショニングと 8k 70/30 ベンチマークに関しては、パフォーマンスが低下し、スループットとレイテンシの点で一貫してパックの最下位近くにランクされました。ただし、これまでに示したように、アプリケーションテストでドライブがグループを完全に支配している場合、合成結果が遅くてもあまり問題になりません。

最終的な結果として、東芝 HK3R2 はエントリーエンタープライズ SSD カテゴリに新たな性能基準を設定し、当社のアプリケーションテストやほとんどの合成領域でも競合他社を定期的に駆逐しています。このドライブの唯一のトレードオフは、XNUMX 日あたり XNUMX 回のドライブ書き込みという控えめな耐久性評価ですが、それは購入プロセスの一部です。耐久性を放棄することで、ドライブは驚異的なスループットを実現しながらコスト効率を高めることができます。これは、エンタープライズフラッシュ市場が顧客のニーズと使用プロファイルに基づいて成熟し、階層化を続けていることを示す単純なケースです。

メリット